Kinematic Compatibility of a Wrist Robot With Cable Differential Actuation: Effects of Misalignment Compensation via Passive Joints
Kinematic Compatibility of a Wrist Robot With Cable Differential Actuation: Effects of Misalignment Compensation via Passive Joints
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具有电缆差速驱动的腕式机器人的运动兼容性：通过被动关节进行不对中补偿的效果
DOI：
10.1109/tmrb.2021.3123528
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Sergi, Fabrizio
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chishty, Haider A.;Zonnino, Andrea;Farrens, Andria J.;Sergi, Fabrizio
我们推出了 UDiffWrist (UDW)，这是一种低阻抗 2 自由度手腕外骨骼，具有电缆差分传输功能。为了研究不同设计策略对实现运动兼容性的影响，我们开发了该机器人的两个版本：其中一个版本 (UDW-C) 仅在人类和机器人关节完美对齐的情况下实现运动兼容性。第二个版本（UDW-NC）通过被动关节连接人类和机器人，以实现运动兼容性，而不管人类和机器人关节之间的对齐情况如何。通过表征实验，我们发现 UDW-NC 比 UDW-C 对不对中更稳健：UDW-C 与不对中相关的最大相互作用扭矩的增加比 UDW-NC 机器人更大 (p = 0.003)。然而，UDW-NC 显示出更大的库仑摩擦力 (p < 0.001)。此外，在人类和机器人轴之间存在未对准的情况下，UDW-NC 的库仑摩擦力比 UDW-C 增加更多 (p < 0.001)。我们还发现 UDW-C 中的扭矩传递比 UDW-NC 中更准确。这些结果表明，对于所考虑的小型（10 度）2-DOF 手腕运动，UDW-NC 在运动学兼容性方面的优势可能会被摩擦和扭矩传递精度的负面影响所掩盖。
We present the UDiffWrist (UDW), a low-impedance 2-DOF wrist exoskeleton featuring a cable-differential transmission. To investigate the effect of different design strategies for achieving kinematic compatibility, we developed two versions of this robot: One version (UDW-C) achieves kinematic compatibility only in the case of perfect alignment between human and robot joints. The second version (UDW-NC) connects the human and robot via passive joints to achieve kinematic compatibility regardless of alignment between human and robot joints. Through characterization experiments, we found that the UDW-NC was more robust to misalignments than the UDW-C: the increase in maximum interaction torque associated with misalignments was greater for the UDW-C than the UDW-NC robot (p = 0.003). However, the UDW-NC displayed greater Coulomb friction (p < 0.001). Further, Coulomb friction increased more for the UDW-NC than the UDW-C in the presence of misalignments between the human and robot axes (p < 0.001). We also found that torque transfer was more accurate in the UDW-C than in the UDW-NC. These results suggest that for the small (10 deg) 2-DOF wrist movements considered, the advantages of the UDW-NC in terms of kinematic compatibility are likely overshadowed by the negative effects in friction and torque transfer accuracy.
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开发腕关节运动分析的体内方法。
影响因子：
1.8
作者：
L. Leonard;D. Sirkett;G. Mullineux;G. Giddins;A. Miles
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A. Miles
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10.1109/tnsre.2007.903899
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--
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B. Dehez;J. Sapin
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--
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